發(fā)布時間：2020-11-18 21:16

　　 進入21世紀,作為感知外界信息重要媒介的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN)越來越受到廣大學者的重視。隨著研究的不斷深入,目前WSN已經(jīng)在社會的各行各業(yè)進行了初步應(yīng)用。怎樣在盡可能延長網(wǎng)絡(luò)生命周期的情況下使用較少數(shù)量的節(jié)點,實現(xiàn)對目標監(jiān)測區(qū)域最大面積的覆蓋是WSN研究中極具價值的熱點問題。本文使用節(jié)點有效覆蓋率、節(jié)點閑置率和剩余能量均衡函數(shù)作為優(yōu)化因子,構(gòu)造聯(lián)合覆蓋目標函數(shù)模型,并使用智能優(yōu)化算法對模型進行求解以求達到優(yōu)化覆蓋的目標。本文的研究工作有:1.介紹了WSN的概念、體系結(jié)構(gòu)、覆蓋優(yōu)化基本知識及群智能算法的基本概念,然后將節(jié)點有效覆蓋率、節(jié)點閑置率和剩余能量均衡函數(shù)作為優(yōu)化因子構(gòu)造聯(lián)合覆蓋目標函數(shù),將覆蓋優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為求解組合優(yōu)化問題,為下文的研究工作的開展做準備。2.針對群智能算法在對目標區(qū)域進行搜索時存在的尋優(yōu)收斂性差和易陷入局部極值等缺陷,設(shè)置菌群密度函數(shù)因子、細菌碰壁反彈因子、混沌擾動的趨向軌跡序列、動態(tài)趨向步長、菌群交叉和變異算子及動態(tài)細菌遷徙概率等機制改進細菌在覓食行為中的具體行為方式以提升算法的尋優(yōu)效率。3.通過研究Logistic混沌映射,尋找具備較強全局尋優(yōu)能力的混沌軌跡序列,以幫助細菌在趨化行為翻轉(zhuǎn)后對方向的選擇,將混沌運動特性與細菌覓食算法相互聯(lián)系起來,提出一種基于混沌優(yōu)化的細菌覓食算法求解傳感器網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)化覆蓋問題,可以對局部區(qū)域進行精細尋優(yōu)搜索,解決因優(yōu)化算法陷入局部最優(yōu)極值而停滯不前的難題。仿真結(jié)果表明改進后的算法對提高WSN的覆蓋率、降低節(jié)點的能量消耗和延長網(wǎng)絡(luò)生命周期具有較為明顯的效果,使用該算法能夠使傳感器節(jié)點在目標覆蓋區(qū)域的位置分布更加合理,有效提升了尋優(yōu)效率,改善覆蓋優(yōu)化效果,并減少網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗和降低節(jié)點覆蓋冗余度。
【學位單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP212.9;TN929.5
【部分圖文】：

第一章 緒 論.2.1 無線傳感器節(jié)點一般來說傳感器節(jié)點[15]由傳感器單元、供電單元、數(shù)據(jù)處理單元和無線通信單元等組成 (如圖 1.1)，現(xiàn)在的傳感器節(jié)點還有著許多另外的功能，比如定位、可移動和防功能，不過隨著功能的增多，單個節(jié)點的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也就越復(fù)雜[16]。.2 WSN基本知識

圖1.2 WSN 結(jié)構(gòu)體系WSN 自組網(wǎng)、WSN 的拓撲控制、對物理層大規(guī)模的訪問如何控制及怎樣評估節(jié)點等是 WSN 的核心技術(shù)，這些技術(shù)大多數(shù)是由節(jié)點本身或是網(wǎng)絡(luò)工作的實際環(huán)境條件的。其中自組網(wǎng)技術(shù)中的節(jié)點覆蓋控制是影響 WSN 發(fā)展的重要因素，因為網(wǎng)絡(luò)的覆果對 WSN 的服務(wù)質(zhì)量和生命周期有著直接的影響，所以廣大學者對覆蓋控制中的節(jié)署方式、節(jié)點能量消耗、傳輸信息效率等方面都有很大的研究興趣。本文也是主要針絡(luò)覆蓋的優(yōu)化節(jié)點部署來展開研究，在后面的章節(jié)中會具體分析。1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀WSN 經(jīng)歷的發(fā)展過程是十分漫長的，雖然在該課題提出之后就受到了廣大學者的，但后續(xù)的發(fā)展并不是十分順利。 自該課題提出的很長一段時間，點對點的進行數(shù)據(jù)是當時傳感器僅有的能力，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們逐漸對傳感器節(jié)點增加新能，比如節(jié)點能夠處理信息數(shù)據(jù)，通過串、并接口節(jié)點之間可以相互通信[22]，一定的器節(jié)點可以構(gòu)建自組織網(wǎng)絡(luò)。此后由于無線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，極大地擴展了其應(yīng)

覆蓋問題分類
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本文編號：2889210